CN117214171B - 一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法 - Google Patents
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Abstract
一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，包括以下步骤：步骤1，试棒或试片的标刻及组合；步骤2，浇注试验用型壳，拉晶长度为D；步骤3，下降水冷盘至底端；步骤4，试验用型壳在冷水中急冷；步骤5，对切下后的试棒或试片表面进行吹砂去除多余型壳；步骤6，对试棒或试片进行表面晶粒度腐蚀，初步判断糊状区位置；步骤7，对试棒或试片沿组合标注的轴向进行剖切，对剖切平面进行抛光；步骤8，而后进行重度腐蚀，判断糊状区位置；步骤9，测量标记线到糊状区下边缘位置之间的距离，测试结束。可以在设备改造前后最直接获得定向凝固铸件糊状区相对位置，用于判断设备现有冷却能力及隔热挡板设计的合理性。
Description
技术领域
本发明属于精密铸造技术领域，具体涉及一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法。
背景技术
单晶及定向合金铸件最常使用的铸造方法是快速凝固法（HRS法），以此方法设计的设备主要采用水冷盘作为散热端，为保证较好的散热温度场，需要合理设计加热-隔热-冷却三个主要功能区的尺寸、材料以及相对位置等诸多参数，良好的配合也将获得良好的铸件组织。设计与实际的效果通常存在较大差距，因此在设备研制完成或者铸件产品晶粒合格率低的时候，应及时测定设备真实浇注时的温度分布情况，判断当前的冷却速率与隔热挡板的匹配情况，及时发现凝固过程中的温度场问题，对设备进行确认和改造。
发明内容
为提高单晶、定向铸件的取向及晶粒度合格率，根据快速凝固铸造设备特点，本发明提供了一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，可以直观获得试棒真实糊状区相对位置信息，判断设备状态，为设备优化提供重要依据。
一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，包括以下步骤：
步骤1，单晶试棒或试片、定向试棒或试片的标刻及组合
步骤2，使用所需验证的单晶试棒、单晶试片、定向试棒或定向试片制壳工艺制备试验用型壳；浇铸过程中，拉晶长度为D，即拉伸至标记线到底盘的距离；
步骤3，拉晶结束后，关闭加热电源，同时以最快速度下降水冷盘至底端；
步骤4，开炉并取出试验用型壳，放入冷水中急冷；
步骤5，切下试棒或试片，并对切下后的试棒或试片表面进行吹砂，去除多余型壳；
步骤6，对步骤5中吹砂后的试棒或试片进行表面晶粒度腐蚀，初步判断糊状区位置；
步骤7，对步骤6中的试棒或试片沿组合标注的轴向进行剖切，剖切掉部分应包含整个糊状区和标记线，并对试棒或试片剖切掉部分的剖切平面进行抛光；
步骤8，使用浇注合金专用腐蚀剂对步骤7中抛光后的剖切掉部分进行重度腐蚀，而后判断糊状区位置；
步骤9，标记线的位置即为水冷盘上表面急停位置，测量标记线到糊状区下边缘位置之间的距离，即为H，测试结束。
步骤1具体为：
步骤1.1，在定向试棒、定向试片、单晶试棒或单晶试片中间位置直接标刻蜡线；
步骤1.2，以每组4~12件的数量组合试棒或试片，具体组合数量应结合实际需验证的铸件组合量决定，试棒或试片组合体投影中心应与实际加工铸件中心位置一致，并在试棒或试片远离整个组合体投影中心的位置标刻轴向标记线；
步骤1.3，组合完成后测量标记线与底盘的距离记为D。
步骤1.1中，所述蜡线距离铸件上、下边缘不应低于30mm。
步骤2，浇铸过程中，试验用型壳应采用与实际加工铸件相同的浇注参数及原辅材料，同时与实际加工铸件同等拉晶速率进行拉晶。
本发明的技术效果为：
本发明提供了定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，可以在设备改造前后最直接获得定向凝固铸件糊状区相对位置，可用于判断设备现有冷却能力及隔热挡板设计的合理性。通过糊状区相对位置的判断可还原设备的真实凝固场景，对改善设备状态，提高单晶、定向铸件的铸造合格率有重要影响。
附图说明
图1 本发明试棒组合图；
图2本发明试棒标刻示意图；
图3 本发明试棒剖切位置示意图；
图4本发明试棒糊状区相对位置测试结果示意图；
图5本发明试片组合图；
图6本发明试片标刻示意图；
1-试棒，2-试片，3-糊状区，4-糊状区下缘，5-标记线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1，某200mm底盘直径的快速凝固法定向凝固炉糊状区3相对位置测试
采用某第二代高温合金进行直径为16mm的合金试棒1浇注，该二代单晶合金Re含量为3%。拉晶速率为3mm/min。
一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，包括以下步骤：
步骤1，试棒1的标刻及组合
步骤1.1，在单晶试棒1中间位置直接标刻蜡线，标记线5位置在水冷盘上方200mm处；
步骤1.2，如图1和图2所示，以每组8件的数量组合试棒1，试棒1顶端连接在横向浇道上，试棒1底端连接螺旋选晶器及引晶段，并连接至底盘上，8件试棒1沿底盘周向等间距布置，试棒1组合体投影中心应与实际加工铸件中心位置一致，并在试棒1远离整个组合体投影中心即模组投影中心的位置标刻轴向标记线5；
步骤1.3，组合完成后测量标记线5与底盘的距离记为D；
步骤2，使用所需验证的单晶试棒1制壳工艺制备试验用型壳；浇铸过程中，试验用型壳应采用与实际加工铸件相同的浇注参数及原辅材料，采取前200mm以3mm/min进行拉晶，拉晶长度为D，即拉伸至标记线5到底盘的距离；
步骤3，拉晶结束后，关闭加热电源，同时以最快速度下降水冷盘至底端；
步骤4，开炉并取出试验用型壳，放入冷水中急冷；
步骤5，切下试棒1，并对切下后的试棒1表面进行吹砂，去除多余型壳；
步骤6，对步骤5中吹砂后的试棒1进行表面晶粒度腐蚀，初步判断糊状区3位置；
步骤7，如图3所示，对步骤6中的试棒1沿组合标注的轴向进行剖切，剖切掉部分应包含整个糊状区3和标记线5，并对试棒1剖切掉部分的剖切平面进行抛光；
步骤8，使用浇注合金专用腐蚀剂对步骤7中抛光后的剖切掉部分进行重度腐蚀，而后判断糊状区3位置；
步骤9，通过光学显微镜观察横截面的组织变化；结果如图4所示，经测量标记线5到糊状区下缘4之间的距离H=12mm，糊状区3在水冷盘12mm~15mm范围，此定向凝固设备当前水冷盘冷却效果影响较大，铸件在隔热区以前已经完成枝晶生长，理论上此时晶粒生长受温度场扰动从产生枝晶偏转，产生条带。
实施例2，某200mm底盘直径的快速凝固法定向凝固炉糊状区3相对位置测试
采用某第二代高温合金进行尺寸长为150mm、宽为40mm、厚为3mm的合金试片2浇注，该二代单晶合金Re含量为3%。拉晶速率为3mm/min。
一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，包括以下步骤：
步骤1，试片2的标刻及组合
步骤1.1，在单晶试片2中间位置直接标刻蜡线，标记线5位置在水冷盘上方180mm处；
步骤1.2，如图5和图6所示，以每组10件的数量组合试片2，试片2顶端连接在横向浇道上，试片2底端连接螺旋选晶器及引晶段，并连接至底盘上，10件试片2沿底盘周向等间距布置，试片2组合体投影中心与实际加工铸件中心位置一致，并在试片2远离整个组合体投影中心即模组投影中心的位置标刻轴向标记线5；
步骤1.3，组合完成后测量标记线5与底盘的距离记为D；
步骤2，使用所需验证的单晶试片2制壳工艺制备试验用型壳；浇铸过程中，试验用型壳应采用与实际加工铸件相同的浇注参数及原辅材料，采取前180mm以3mm/min进行拉晶，拉晶长度为D，即拉伸至标记线5到底盘的距离；
步骤3，拉晶结束后，关闭加热电源，同时以最快速度下降水冷盘至底端；
步骤4，开炉并取出试验用型壳，放入冷水中急冷；
步骤5，切下试片2，并对切下后的试片2表面进行吹砂，去除多余型壳；
步骤6，对步骤5中吹砂后的试片2进行表面晶粒度腐蚀，初步判断糊状区3位置；
步骤7，对步骤6中的试片2沿组合标注的轴向进行剖切，剖切掉部分应包含整个糊状区3和标记线5，并对试片2剖切掉部分的剖切平面进行抛光；
步骤8，使用浇注合金专用腐蚀剂对步骤7中抛光后的剖切掉部分进行重度腐蚀，而后判断糊状区3位置；
步骤9，通过光学显微镜观察横截面的组织变化；经测量标记线5到糊状区下缘4之间的距离H=12mm，糊状区在水冷盘12mm~15mm范围。
Claims (2)
1.一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，单晶试棒或试片、定向试棒或试片的标刻及组合；
步骤1.1，在定向试棒、定向试片、单晶试棒或单晶试片中间位置直接标刻蜡线；所述蜡线距离铸件上、下边缘不应低于30mm；
步骤1.2，以每组4~12件的数量组合试棒或试片，具体组合数量应结合实际需验证的铸件组合量决定，试棒或试片组合体投影中心应与实际加工铸件中心位置一致，并在试棒或试片远离整个组合体投影中心的位置标刻轴向标记线；
步骤1.3，组合完成后测量标记线与底盘的距离记为D；
步骤2，使用所需验证的单晶试棒、单晶试片、定向试棒或定向试片制壳工艺制备试验用型壳；浇铸过程中，拉晶长度为D，即拉伸至标记线到底盘的距离；
步骤3，拉晶结束后，关闭加热电源，同时以最快速度下降水冷盘至底端；
步骤4，开炉并取出试验用型壳，放入冷水中急冷；
步骤5，切下试棒或试片，并对切下后的试棒或试片表面进行吹砂，去除多余型壳；
步骤6，对步骤5中吹砂后的试棒或试片进行表面晶粒度腐蚀，初步判断糊状区位置；
步骤7，对步骤6中的试棒或试片沿组合标注的轴向进行剖切，剖切掉部分应包含整个糊状区和标记线，并对试棒或试片剖切掉部分的剖切平面进行抛光；
步骤8，使用浇注合金专用腐蚀剂对步骤7中抛光后的剖切掉部分进行重度腐蚀，而后判断糊状区位置；
步骤9，标记线的位置即为水冷盘上表面急停位置，测量标记线到糊状区下边缘位置之间的距离，即为H，测试结束。
2.根据权利要求1所述的一种定向凝固铸造设备的糊状区位置测试方法，其特征在于：步骤2，浇铸过程中，试验用型壳应采用与实际加工铸件相同的浇注参数及原辅材料，同时与实际加工铸件同等拉晶速率进行拉晶。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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